"유행병과 트위터, 무슨 관계?" SNS와 여행 데이터로 예측하는 유행병 확산 경로 진단

호주의 경우 지난 10년 동안 토레스 해협, 케언즈, 모스만, 이니스페일, 툴리, 타운스빌, 차터스타워스 등 퀸즐랜드 곳곳에서 대규모 뎅기열이 발생했다.
 
보고되는 감염 건 수는 호주 전역에서 늘고 있다. 2017년에는 20년래 가장 높은 2000건 이상의 감염 사례가 확인됐는데, 특히 선샤인 주가 전염성 질병에 취약하다.
 
이는 북부 퀸즐랜드와 중남부 퀸즐랜드 일부가 사람 사이에 뎅기열을 전염시킬 수 있는 극소수 모기 중 하나인 이집트 숲모기의 서식지이기 때문이다.
 
전 세계 여러 나라의 보건 당국은 뎅기열을 매우 심각한 질병으로 취급한다. 뎅기열은 여러 가지 유형의 통증을 수반하며 잇몸 출혈, 지속적인 구토, 심각한 쇼크 증후군, 모세혈관 누출을 일으키고 환자가 사망에 이르기도 한다.
 
호주의 경우에도 퀸즐랜드에서 뎅기열 환자가 발생하면 사고 관리 팀이 즉각 대응에 나선다. 환경 보건 담당자가 감염된 사람의 집을 중심으로 50m 범위의 모든 거주민에게 경보를 전달하고, 살충제를 살포하고 주변에서 번식지를 찾는다. 해당 지역의 GP와 병원이 경보 태세로 전환하고 현지 미디어를 통해 권장 사항이 전파된다.
 
그런 다음 환자를 면담하고 환자의 이동 이력을 상세히 파악해 잠복기 동안 바이러스가 확산됐을 가능성이 있는 범위를 파악한다.

호주 연방과학산업연구기구(CRISO)에 속한 조직인 데이터61(Data61)의 연구원 라자 저닥 박사는 “철저한 모니터링 및 대응 프로세스로, 상당한 노동력이 투입되는 작업”이라고 말했다.
 
저닥이 소속된 데이터61의 질병 네트워크 및 모빌리티(DiNeMo) 프로젝트 팀은 다음 발병 위치를 예측하기 위해 사람들의 이동 경로에 대한 방대한 데이터를 활용, 뎅기열 확산을 추적하는 새로운 방법을 연구 중이다.
 
지난 달 호주 국립과학원회보(PNAS) 저널에 게재된 이 팀의 최신 예측 모델은 환자 면담보다 더 빠르고 쉬우면서 정확성은 거의 대등한 것으로 입증됐다.
 
저닥은 “미래 예측을 위한 가치 있는 첫 걸음이다. 현재 알고 있는 정보를 바탕으로 일주일, 또는 한달 후 일어날 일을 예측해서 퀸즐랜드 보건 당국이 사후 대응이 아닌 예방 조치를 취하는 데 도움이 될 수 있기를 바란다”고 말했다.
 

어두운 곳에 숨은 모기

흔히 뎅기열 모기라고도 하는 이집트 숲모기는 인간과 가까운 곳에 서식하는 특성이 있다.
 
사람의 거주지로부터 멀리 떨어진 곳에서 발견되는 경우는 매우 드물고, 집 내부 환경에 잘 적응한다. 번식지는 주로 타이어, 화분, 지붕 배수관과 같은 사람이 만든 구조물이며 침대 및 가구 아래, 커튼 뒤와 같은 어두운 곳에 산다.
 
보통 서식지에서 200미터 이상 벗어나지 않으므로 뎅기열이 넓은 지역에 걸쳐 확산된다면 그 이유는 모기에 물린 사람이 이동하기 때문이다. 즉, 사람들의 이동 경로를 파악하면 뎅기열의 확산 양상을 더 정확히 파악할 수 있다.
 
잠복영향지점프로세스(LIPP) 모델로 지칭되는 이 모델은 여러 출처에서 인구 이동 데이터를 수집한다.
 
퀸즐랜드 보건부는 발병 날짜, 우편번호, 감염 장소를 포함해서 2002년에서 2016년 사이 뎅기열에 감염된 모든 개인의 기록을 익명화해서 연구진에 제공했다.
 
저닥은 “이 기록은 발병 경위를 정확히 알 수 있게 해주는 가치 있는 데이터 집합으로, 모델 학습의 검증 자료로 사용된다”고 말했다.
 
연구진은 호주 관광 연구원(Tourism Research Australia)이 매년 실시하는 4만여 건의 설문조사, 항공기 탑승객 도착 및 출발 통계를 포함한 다른 데이터 집합도 함께 결합해 사용한다. 또한 지오 태그가 달린 트윗을 사용해서 사람들의 여행 패턴을 더 세부적인 수준으로 파악한다. 개인의 통화 및 문자 기록을 사용한 다른 연구 사례도 있지만(예를 들어 2012년의 한 연구에서는 말라리아 확산 경로를 파악하기 위해 케냐 휴대폰 사용자 1,500만 명을 추적함) 개인정보보호와 윤리적인 측면을 고려해서 이러한 종류의 데이터는 배제하고 있다.
 
저닥은 “사람들의 트윗을 보면 지금 회사에 있는지, 스포츠 경기장이나 콘서트를 찾았는지, 열차를 타고 있는지 등을 알 수 있다. 이 정보를 취합해서 교외, 도심 상업 지구와 지역 간 사람들의 이동 흐름을 파악한다”고 설명했다.
 
현재 연구진은 이 데이터 집합에 추가할 만한 다른 공개된 이동 데이터 집합을 살펴보는 중이다. 포스퀘어(Foursquare) 위치 체크인도 그 중 하나다.
 
저닥은 “민감한 정보를 사용하는 대신 민감도가 낮은 정보를 사용한다. 이러한 데이터 집합은 정밀도가 낮고 한계가 있지만 여러 데이터 집합을 결합하면 단순한 합 이상의 결과를 얻을 수 있다”고 말했다.
 

관건은 시간

이 연구가 지향하는 궁극적인 목표는 보건 당국이 “미래를 예견하고” 발병 위험 지역을 판단하는 데 사용할 수 있는 ‘정식 의사 결정 지원 도구’를 개발하는 것이다. 이 도구는 계절이나 뎅기열이 풍토병인 국가에서의 발병률과 같은 인자에 따라 조정된다.
 
DiNeMo 소속 연구원인 딘 파이니 박사는 “전염이 호주에 도달한 후 어떻게 확산되는지를 알면 발생이 언제, 어디서 일어날 가능성이 높은지를 예상할 수 있고, 따라서 병원 및 방역 당국이 최선의 대비를 할 수 있다”고 말했다.
 
파이니는 “방역의 경우 항상 시간이 관건이므로 적시에 적소에 리소스를 배치할 수 있게 되면 감염된 사람을 최대한 신속하게 진단하고 치료하는 데 도움이 된다”고 덧붙였다.
 
DiNeMo는 최근 이러한 활동을 강화하기 위해 특정 공항에 도착하는 항공기 탑승객 중 뎅기열에 감염된 환자 수를 월별로 예측하는 네트워크 모델도 제안했다. 이 모델은 조정을 거쳐 다른 질병의 확산을 추적하고 예측할 때도 사용할 수 있다.
 
세계보건기구는 뎅기열을 모기로 전염되는 가장 치명적인 바이러스성질환으로 분류한다. 또한 뎅기열은 지난 50년 동안 전 세계 발생 건수가 30배 증가한, 전염 속도가 가장 빠른 질병이기도 하다. 이집트 숲모기를 통해 전염되는 지카, 치쿤구니야, 황열병도 증가 중이며, 매년 이러한 질병으로 수천 명의 사망자가 발생한다.

파이니는 “세계 인구가 증가하고 그에 따라 여행과 도시 난개발도 증가하면서 이와 같은 자율 방역 도구는 호주의 사람과 환경의 건강을 보호하는 데 중요한 역할을 할 것”이라고 말했다. editor@itworld.co.kr